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生活垃圾焚燒發電煙氣處理技術綜述及其優化控制建議

2019-03-18 分享

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        分析了生活垃圾焚燒煙氣產生的污染物,及其凈化工藝;綜述和比較了國外生活垃圾焚燒煙氣處理技術,分析了焚燒煙氣處理工藝及其可能產生的故障,提出了國內生活垃圾煙氣存在的問題;就此提出需進一步優化垃圾焚燒發電和煙氣處理工藝與控制技術,建議摸索和總結適用于各焚燒發電廠基于設備選型的工藝控制與煙氣處理優化的運營方案,對生活垃圾焚燒發電建設與運行具有極為重要的現實意義。

        生活垃圾焚燒處理已有相當長時間的歷史,最早可追溯到1896年,德國漢堡建立了人類歷史上的第一座垃圾焚燒廠。隨著工業化的發展,現代化的垃圾焚燒廠開始逐步使用專業的焚燒爐,焚燒產生的熱量可用來產生蒸汽發電,實現能源利用,而且產生的飛灰通過固化和穩定化后,可將該有毒有害物質進行無害化處理。目前世界各國的大部分垃圾焚燒廠都配套有完善的煙氣處理裝置和廢水處理系統,從而可最大限度的減少對環境的影響。

        相比于國外,國內的垃圾焚燒技術要晚50年。隨著各級的重視及垃圾發電技術的發展,垃圾焚燒逐漸成為國內許多城市考慮的垃圾處理方式,主要是通過借鑒國外的技術經驗來提高國內的垃圾焚燒和余熱發電技術。

        1985年深圳市率先進行垃圾焚燒發電處理,深圳市環境與衛生綜合處理廠從日本引進了三菱馬丁式垃圾焚燒爐;2002年上海首家垃圾焚燒發電廠建成;2005年天津也開始首座垃圾焚燒發電廠的建設,其采用的是日本先進的SN型爐排爐技術。

        隨后南京、重慶、北京、長沙、廣州、珠海等城市根據自身實際情況進行垃圾焚燒發電廠的規劃與建設。江蘇省主要以垃圾焚燒發電技術處理生活垃圾的主要方式,全省先后建成運營31家生活垃圾焚燒發電廠,實現了廢物處理與資源回用利用。

        隨著城市的生活垃圾處理迫切需求,符合國情的垃圾發電技術的研究促進中國垃圾發電產業化發展。目前國內建立的主要垃圾焚燒發電廠焚燒爐選型既有采用引進國外焚燒爐技術,也有自主研發的焚燒爐技術,主要有日本三菱重工、法國阿爾斯通、比利時吉寶西格斯和國內自主研發的焚燒爐,例如光大國際。

        由于垃圾的成分復雜,生活垃圾焚燒整個過程中,若不考慮環境的治理措施,不可避免的會產生譬如滲濾液、煙氣、固體廢物等二次污染物,而且這些污染物比常規的燃煤發電廠產生的污染物更復雜、毒性更大。如煙氣中含有的SO2、HCl、HF等酸性氣體不經處理排放,將會造成酸雨,對生物造成很大危害;煙氣中的二噁英對生物和環境影響尤其大,由于存在生殖毒性和遺傳毒性而備受公眾廣泛關注。

        然而不同焚燒設備選型、余熱鍋爐、配套的煙氣處理方式、各控制參數等對煙氣污染物的控制有著重要影響,特別是二噁英產生與控制。另一方面由于部分垃圾焚燒的不夠實現穩定達標或者標準過低所引發的煙氣污染現象也越來越多的引發公眾關注。

        因此,優化焚燒技術、煙氣處理工藝、參數控制等工藝與技術,促進垃圾焚燒發電實現資源利用、經濟可行、綠色環保有著決定作用,也是關注公眾切身利益的體現。

        1生活垃圾焚燒煙氣凈化工藝

        生活垃圾焚燒過程中產生的污染物包括廢氣、廢水和廢渣,文中主要討論焚燒煙氣中的污染物和控制。煙氣中的污染物主要包括粉塵 (細小顆粒物) 、酸性氣體 (HF、HCl和SO2等) 、氮氧化物、重金屬和有機污染物 (主要為二噁英) ,其中二噁英受到廣泛關注;其種類多,毒性大,在生活垃圾的焚燒過程中,由于垃圾成分比較復雜,高溫下的反應多且相互影響,二噁英的成因相當復雜,目前的研究成果尚不能完全解釋,已知的生成途徑有如下幾種:原始存在、高溫氣相合成、從頭合成、前驅物合成。

        1 .1 酸性氣體凈化裝置

        酸性氣體通常采用堿性介質吸收法,工業上普遍采用的是Ca(OH)2和NaOH,凈化工藝有干法、半干法和濕法。

        1.1.1 干法脫酸工藝

        干法脫酸工藝一般使用堿性吸附劑以干基形式直接噴入位于省煤器與除塵裝置之間的水平煙道內,或使吸附劑與酸性氣體在干式反應塔內接觸,吸附劑與酸性氣體之間通過氣固相接觸并發生中和反應,來去除煙氣中的酸性氣體。干法工藝設備簡單,投資較少;以干粉形式反應,但由于干法存在吸附劑與煙氣接觸面積小、反應時間短,因此干法脫酸效率低 (50%~60%) ,一般噴入的吸附劑如消石灰會過量很多 (鈣酸比大于3) ,因此會導致下游的除塵設備負荷增加。

        常規的干法脫酸工藝單獨使用目前已經很難達到規定的排放要求,因此一般大型的生活垃圾焚燒廠已經很少采用該法。

        1.1.2 半干法脫酸工藝

        半干法脫酸工藝是目前應用最廣泛的。國內大型垃圾焚燒廠大都采用該工藝。半干法工藝一般吸收劑也采用Ca(OH)2,首先制成Ca(OH)2漿液,然后由安裝在半干式反應塔頂部的霧化器把吸收劑漿液噴入反應塔,霧化器的高速產生剪切作用,使漿液形成極小粒徑的液滴,然后與煙氣充分接觸,通過液滴中的水分揮發來降低煙氣的溫度,同時提高煙氣濕度,石灰漿液滴與酸性氣體進行反應,生成中性鹽類,得以去除酸性氣體。

       來源:污染防治技術     編輯:陜西環能科技

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